拓撲邊界態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：互動派 創(chuàng)建時間：2018-11-07
拓撲邊界態(tài)的實例教程
更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達0.51納米，故存在因晶格拉伸導(dǎo)致的s-p軌道拓撲能帶反轉(zhuǎn)，即具有拓撲特性。超高真空掃描隧道顯微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實了其由于自旋-軌道耦合和拓撲能帶反轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓撲能隙以及拓撲邊界電子態(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開的拓撲能隙約0.3電子伏特，遠超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓撲量子器件的潛質(zhì)。進一步的理論計算還預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類似的拓撲特性，從而構(gòu)成了一類新型的二維拓撲量子材料家族。
具有拓撲能帶反轉(zhuǎn)和大拓撲能隙的純平錫烯的實驗實現(xiàn)，為類石墨烯的拓撲物性研究開辟了一條新的研究路線，將對二維量子材料的研究和應(yīng)用開發(fā)起到重要推動作用。后續(xù)擬開展的研究工作將通過優(yōu)化襯底和增加?xùn)艠O以隔絕襯底電子相互作用并實現(xiàn)拓撲能隙的調(diào)控，為最終制備可實用的室溫拓撲器件提供研究基礎(chǔ)。
中國科大博士生鄧家良、清華大學(xué)博士生夏炳煜以及中國科大博士生馬曉川為論文的共同第一作者。此項研究得到科技部、教育部、中組部、國家自然科學(xué)基金委、中國科大、清華大學(xué)等機構(gòu)的大力支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41563-018-0203-5
來源：高分子科學(xué)前沿
展開 更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達0.51納米，故存在因晶格拉伸導(dǎo)致的s-p軌道拓撲能帶反轉(zhuǎn)，即具有拓撲特性。超高真空掃描隧道顯微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實了其由于自旋-軌道耦合和拓撲能帶反轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓撲能隙以及拓撲邊界電子態(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開的拓撲能隙約0.3電子伏特，遠超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓撲量子器件的潛質(zhì)。進一步的理論計算還預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類似的拓撲特性，從而構(gòu)成了一類新型的二維拓撲量子材料家族。
純平蜂窩結(jié)構(gòu)錫烯的制備和原子尺度形貌圖（1-3）、結(jié)構(gòu)模型（4-5）、理論計算（6）和實驗觀測到的電子能帶結(jié)構(gòu)（7-8）。
具有拓撲能帶反轉(zhuǎn)和大拓撲能隙的純平錫烯的實驗實現(xiàn)，為類石墨烯的拓撲物性研究開辟了一條新的研究路線，將對二維量子材料的研究和應(yīng)用開發(fā)起到重要推動作用。后續(xù)擬開展的研究工作將通過優(yōu)化襯底和增加?xùn)艠O以隔絕襯底電子相互作用并實現(xiàn)拓撲能隙的調(diào)控，為最終制備可實用的室溫拓撲器件提供研究基礎(chǔ)。
中國科大博士生鄧家良、清華大學(xué)博士生夏炳煜以及中國科大博士生馬曉川為論文的共同第一作者。此項研究得到了科技部、教育部、中組部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)等機構(gòu)的大力支持。
展開 近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊與清華大學(xué)徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結(jié)構(gòu)的單層錫烯，并結(jié)合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉(zhuǎn)及拓撲邊界態(tài)。相關(guān)研究成果11月5日在線發(fā)表在頂刊《Nature Materials》雜志上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41563-018-0203-5
類石墨烯結(jié)構(gòu)的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當(dāng)前凝聚態(tài)物理學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的重要焦點。其中，基于元素錫(Sn)的二維類石墨烯晶體錫烯(Stanene)因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優(yōu)越物理性質(zhì)的新型量子材料。2013年前后理論物理學(xué)家們預(yù)言，錫烯中由于pxy軌道具有遠強于pz軌道的自旋軌道耦合效應(yīng)，因此s-p軌道的能帶反轉(zhuǎn)可以在布里淵區(qū)中心打開數(shù)百毫電子伏的巨大能隙；更巧妙的是，由于pxy軌道是平面內(nèi)的，所以其拓撲性更為魯棒，不易受到襯底和吸附物的影響和破壞。因此，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現(xiàn)室溫量子自旋霍爾效應(yīng)，在拓撲電子學(xué)器件應(yīng)用方面具有重要的意義。
理論同時還預(yù)言了錫烯有可能被調(diào)控實現(xiàn)拓撲超導(dǎo)態(tài)、優(yōu)越的熱電效應(yīng)、近室溫的量子反常霍爾效應(yīng)等新奇特性。過去幾年中，國內(nèi)外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結(jié)構(gòu)且均未表現(xiàn)出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。
展開 分析類型：基于WORKBENCH的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的摸態(tài)分析和地震分析
分析平臺：WORKBENCH17
技術(shù)難點：粘彈性人工邊界在WORKBENCH中的實現(xiàn)；WORKBENCH中的梁體單元連接
實現(xiàn)過程：
1、網(wǎng)架，柱采用梁單元188；
2、地基采用solid185
3/在網(wǎng)格邊界上所有結(jié)點加法向和切向combin14號單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關(guān)理論可參考劉晶波老師的相關(guān)文章）。combine14單元的兩個結(jié)點，其中一個與實體單元相連，另一個結(jié)點固定。
(粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現(xiàn)可參考我以前發(fā)的帖子《ANSYS知識普及系列15——粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現(xiàn)》，網(wǎng)址為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/292722)
完成人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術(shù)背景：考慮粘彈性人工邊界的建筑抗震分析。提高分析精度。
工程意義：建筑結(jié)構(gòu)抗震
研究對象：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
代做業(yè)務(wù)：地震動力學(xué)分析
展開 在早期設(shè)計開發(fā)階段引入結(jié)構(gòu)最優(yōu)化工具將充分發(fā)揮CAE設(shè)計分析的潛力，其拓撲最優(yōu)化技術(shù)將提高開發(fā)效率并提升產(chǎn)品性能。您的產(chǎn)品將更輕、更強、更穩(wěn)定，從而使您的公司具有無以倫比的競爭優(yōu)勢。
通過直接調(diào)用當(dāng)今所有主要有限元求解器，Tosca最優(yōu)化系統(tǒng)為解決實際結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問題提了一套綜合的解決方案，這已得到了業(yè)界的廣泛贊同。通過與非線性軟件ABAQUS的接口，Tosca就能夠輕而易舉的解決帶接觸條件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。
下面將通過某型發(fā)動曲軸連接案例為例演示帶接觸分析的拓撲優(yōu)化問題解決方案。
帶接觸邊界條件的拓撲優(yōu)化.pdf
拓撲邊界態(tài)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
拓撲邊界態(tài)的最新內(nèi)容
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊與清華大學(xué)徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結(jié)構(gòu)的單層錫烯，并結(jié)合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉(zhuǎn)及拓撲邊界態(tài)。相關(guān)研究成果11月5日在線發(fā)表在頂刊《Nature Materials》雜志上。
超高真空掃描隧道顯微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實了其由于自旋-軌道耦合和拓撲能帶反轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓撲能隙以及拓撲邊界電子態(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開的拓撲能隙約0.3電子伏特，遠超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓撲量子器件的潛質(zhì)。
超高真空掃描隧道顯微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實了其由于自旋-軌道耦合和拓撲能帶反轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓撲能隙以及拓撲邊界電子態(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開的拓撲能隙約0.3電子伏特，遠超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓撲量子器件的潛質(zhì)。
分析類型：基于WORKBENCH的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的摸態(tài)分析和地震分析
分析平臺：WORKBENCH17
技術(shù)難點：粘彈性人工邊界在WORKBENCH中的實現(xiàn)；WORKBENCH中的梁體單元連接
實現(xiàn)過程：
1、網(wǎng)架，柱采用梁單元188；
2、地基采用solid185
3/在網(wǎng)格邊界上所有結(jié)點加法向和切向combin14號單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關(guān)理論可參考劉晶波老師的相關(guān)文章
在早期設(shè)計開發(fā)階段引入結(jié)構(gòu)最優(yōu)化工具將充分發(fā)揮CAE設(shè)計分析的潛力，其拓撲最優(yōu)化技術(shù)將提高開發(fā)效率并提升產(chǎn)品性能。您的產(chǎn)品將更輕、更強、更穩(wěn)定，從而使您的公司具有無以倫比的競爭優(yōu)勢。
通過直接調(diào)用當(dāng)今所有主要有限元求解器，Tosca最優(yōu)化系統(tǒng)為解決實際結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問題提了一套綜合的解決方案，這已得到了業(yè)界的廣泛贊同。通過與非線性軟件ABAQUS的接口，Tosca就能夠輕而易舉的解決帶接觸條件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題
1. 背景介紹
1.1 Tosca 最優(yōu)化系統(tǒng)
Tosca 是標(biāo)準(zhǔn)的非參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，可以對有限元模型進行任意載荷和約束條件的拓撲、
外形優(yōu)化及薄壁結(jié)構(gòu)條紋優(yōu)化。Tosca 在優(yōu)化過程中無需對模型進行參數(shù)化，這就大大減少
了工作量提高了最優(yōu)化結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。其基于力學(xué)最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化算法使其優(yōu)化過程快速
而穩(wěn)定。
使用Tosca進行結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計是一個反復(fù)迭代的過程，在每一個迭代步中都采用外部
的有限元求解器計算結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)
